Ψυχική υγεία και μιτοχόνδρια

Ψυχική υγεία και μιτοχόνδρια

Στις μέρες μας γίνονται όλο και περισσότερες μελέτες για τις ψυχικές διαταραχές και τους μηχανισμούς που συμβάλλουν στην εμφάνισή τους. Στην περίπτωση του άγχους, πέρα από τις αλλαγές στα κύτταρα και στους νευρώνες του εγκεφάλου, παρατηρήθηκαν αλλαγές στα μιτοχόνδρια, στα οργανίδια που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ενέργειας στο σώμα, και όταν δεν λειτουργούν σωστά παράγουν χαμηλά επίπεδα ενέργειας.

Τα μιτοχόνδρια έχουν πολλές λειτουργίες που βοηθούν στην υγιή λειτουργία του εγκεφάλου και στην ψυχική υγεία. Για παράδειγμα, τα μιτοχόνδρια συμβάλλουν στον έλεγχο της ισορροπίας μεταξύ των τοξικών υποπροϊόντων του κυτταρικού μεταβολισμού και στη σύνθεση των ορμονών του στρες, όπως η κορτιζόλη. Τα μιτοχόνδρια επίσης επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μορίων που μεταφέρουν μηνύματα και  φυσικών συνδέσεων. Επίσης, μπορεί να συγχωνεύονται ή να διαιρούνται σε μικρότερα. Αυτές οι συνεχείς αλληλεπιδράσεις επίσης επηρεάζουν τη λειτουργία του εγκεφάλου και τη συμπεριφορά με τρόπους που τώρα αρχίζουμε να κατανοούμε.

Τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερες έρευνες προσπαθούν να ανακαλύψουν αν τα μιτοχόνδρια παίζουν ουσιαστικό ρόλο στην συνολική μας υγεία και την ευεξία, αλλά και ειδικά στην ψυχική μας υγεία. Πιο συγκεκριμένα, όλες οι έρευνες αφορούν το αν και το πότε τα μιτοχόνδρια επηρεάζουν την απόκριση στο στρες.

Τι είναι τα μιτοχόνδρια;

Τα μιτοχόνδρια είναι μικροσκοπικά οργανίδια μέσα στα πολύπλοκα (ευκαρυωτικά) κύτταρα που παράγουν την τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ). Το ATP είναι η κύρια μορφή ενέργειας για τις περισσότερες μεταβολικές διαδικασίες. Είναι η μορφή ενέργειας που επιτρέπει σε όλα τα ζωντανά κύτταρα να κάνουν όσα πρέπει. Τα οργανίδια είναι αρχαίοι εισβολείς, τα απομεινάρια των συμβιωτικών βακτηρίων που ενσωματώθηκαν στα κύτταρα ξενιστές. Αυτό συνέβη περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν και ειδικεύονται στην παραγωγή ενέργειας. Τα μιτοχόνδρια ακόμη κουβαλούν ένα μικρό ποσοστό του δικού τους DNA, το οποίο περιλαμβάνει μόνο 37 γονίδια, και έχουν λιγότερο γενετικό υλικό από οποιοδήποτε άλλο ζωντανό βακτήριο.

Η σύνδεση ανάμεσα στα μιτοχόνδρια και στα νοσήματα έγινε εμφανής το 1975, από τον Douglas Wallace και τους συνεργάτες του.  Ουσιαστικά, περιέγραψαν μια σύνδεση ανάμεσα στο μιτοχονδριακό DNA και στις γενετικές διαταραχές. Στη διάρκεια του 1990, οι ερευνητές ανακάλυψαν την επίδραση των μεταλλάξεων του μιτοχονδριακού DNA σε πολλές καταστάσεις, όπως ο διαβήτης, τα προβλήματα όρασης και ακοής, οι δυσκολίες στη μάθηση. Την τελευταία δεκαετία, ωστόσο, γίνονται στοχευμένες έρευνες για την ανακάλυψη της επίδρασης των μιτοχονδρίων στην ψυχική υγεία και στην ευεξία.

Τα μιτοχόνδρια μπορεί να αλλάζουν τη λειτουργία συγκεκριμένων μονοπατιών στον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλός μας καταναλώνει το 20% του οξυγόνου, παρόλο που αντιπροσωπεύει μόνο το 2% του βάρους μας. Η έλλειψη ενέργειας είναι κρίσιμη για την λειτουργία των νευρώνων, και μπορεί να εξηγεί την έλλειψη κινήτρου και αυτοεκτίμησης σε ανθρώπους με άγχος.

Ποιος είναι η λειτουργία των μιτοχονδρίων;

Ακόμη και σήμερα υπάρχει ένα μυστήριο γύρω από όσα συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια σε συνθήκες στρες. Σύμφωνα με τα στοιχεία, όλα ξεκινούν όταν τα κύτταρα των επινεφριδίων ξεκινούν να απελευθερώνουν κορτιζόλη. Μέσα σε αυτά τα κύτταρα, τα μιτοχόνδρια συνθέτουν την ορμόνη (με τη βοήθεια ενός ακόμη οργανιδίου του ενδοπλασματικού δικτύου) μετατρέποντας την χοληστερόλη σε κορτιζόλη. Η κορτιζόλη στη συνέχεια ταξιδεύει σε όλο το σώμα μέσω του αίματος. Μετέπειτα, ειδικοί υποδοχείς μεταφέρουν την κορτιζόλη μέσα στον πυρήνα των κυττάρων. Εκεί ενεργοποιεί περίπου 1000 γονίδια ώστε να προετοιμαστούν τα κύτταρα για την ενεργοποίηση του μηχανισμού "πάλης ή φυγής". Όμως, οι υποδοχείς επίσης μεταφέρουν ένα ποσοστό κορτιζόλης μέσα στα μιτοχόνδρια, όπου αλληλεπιδρά με το μιτοχονδριακό DNA και έτσι κάνει πιο αποδοτική την παραγωγή ενέργειας.

Στην πραγματικότητα, τα μιτοχόνδρια των επινεφριδίων παράγουν την ορμόνη του στρες και αυτή ταξιδεύει σε άλλα μιτοχόνδρια μέσα στο σώμα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απόκριση στο στρες. Υπάρχει ένας μαγικός συντονισμός ανάμεσα στα μιτοχόνδρια που ακόμη δεν έχει συζητηθεί.

Καθώς τα μιτοχόνδρια προσαρμόζονται σε απόκριση σε αυτά τα σήματα, μπορεί να αλλάζουν σχήμα, και από τη μορφή φασολιού να παίρνουν ένα επίμηκες σχήμα σαν μακαρόνι, και να χωρίζονται ή να συγχωνεύονται το ένα με το άλλο. Η διαταραχή σε αυτές τις διαδικασίες μπορεί να οδηγεί σε βλάβη στα κύτταρα και ακόμη και θάνατο.

Ποιος είναι ο ρόλος των μιτοχονδρίων στο μηχανισμό του στρες;

Μια μελέτη του 2019 έδειξε ότι υπάρχει μια σύνδεση ανάμεσα στο οξύ ψυχολογικό στρες και στην απότομη αύξηση των τμημάτων του μιτοχονδριακού DNA που επιπλέουν έξω από τα κύτταρα. Αυτά τα τμήματα του μιτοχονδριακού DNA απελευθερώνονται φυσιολογικά λόγω βλάβης στα κύτταρα ή νοσημάτων.

Γιατί όμως συμβαίνει αυτό; Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η υπερδραστηριότητα των μιτοχονδρίων  σε απόκριση στο στρες. Αυτή η υπερδραστηριότητα οδηγεί στην παραγωγή πιο δραστικών μορφών οξυγόνου, οι οποίες μπορεί να είναι τοξικές για τα κύτταρα.

Οι επιστήμονες φαίνεται να συμφωνούν ότι σε αυτές τις διαδικασίες εμπλέκεται το ATP. Οι μελέτες που έχουν γίνει στα ζώα έχουν δείξει ότι το στρες μειώνει την παραγωγή του ATP, πράγμα που μπορεί να επηρεάζει πολλές διαδικασίες , αλλά ειδικά την κυτταρική διαίρεση. Αυτή η διαπίστωση αφορά κυρίως τον ιππόκαμπο. Ο ιππόκαμπος  παίζει κύριο ρόλο  στη μνήμη, στη μάθηση, στα συναισθήματα και στο στρες. Είναι ένα από τα τμήματα του εγκεφάλου, στο οποίο νέοι νευρώνες σχηματίζονται συνεχώς.

Και παρόλο που τα μιτοχόνδρια υπάρχουν σε όλο το σώμα, η δομική και η λειτουργική τους ποικιλομορφία μέσα στους ιστούς και ακόμη και μέσα στα κύτταρα, δείχνει ότι η βλάβη στο μιτοχονδριακό DNA μπορεί να έχει διαφορετική επίδραση σε συγκεκριμένα νευρικά μονοπάτια. Τα μιτοχόνδρια συνήθως εντοπίζονται σε θέσεις κλειδιά στους νευρώνες, όπως κοντά στις συνάψεις, προφανώς για να ενισχύουν τη λειτουργία τους. Οι μιτοχονδριακές επιδράσεις μπορεί να επηρεάζουν τα μη νευρογλοιακά κύτταρα, όπως τα ολιγοδενδροκύτταρα που υπάρχουν στο περίβλημα της μυελίνης. Επίσης, μπορεί να επιδρούν και στα αστροκύτταρα που υποστηρίζουν την υγεία των νευρώνων. Οι νευρώνες μερικές φορές απομακρύνουν τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια μέσω των αστροκυττάρων και τα αστροκύτταρα στέλνουν υγιή μιτοχόνδρια. Αν το στρες παρεμβαίνει σε οποιαδήποτε από αυτές τις διαδικασίες σε περιοχές του εγκέφαλου όπως ο επικλινής πυρήνας, αυτό μπορεί να έχει επίδραση στις διαταραχές άγχους.

Αλλαγές στο μιτοχονδριακό DNA

Οι μελέτες έχουν δείξει ότι υπάρχει σύνδεση ανάμεσα σε δεκάδες διαταραχές και στις αλλαγές στο μιτοχονδριακό DNA και στο πυρηνικό DNA που έχουν σχέση με την λειτουργία των μιτοχονδρίων, και πιο συγκεκριμένα η πλειοψηφία των διαταραχών είναι νευρολογικής φύσης ή έχουν κάποια επίδραση στον εγκέφαλο. Παρά το μέγεθος του ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί το 1/5 της ενέργειας του σώματος.

Σε κάποιους ανθρώπους με αυτισμό, έχουν εντοπιστεί γενετικές διαφορές στο μιτοχονδριακό DNA ή σε κάποια γονίδια του ανθρώπινου γονιδιώματος που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν τη λειτουργία των μιτοχονδρίων.

Τα στοιχεία δείχνουν ότι υπάρχει κάποια μιτοχονδριακή δυσλειτουργία σε ανθρώπους με αυτισμό (5%) από ότι στο γενικό πληθυσμό (0,01%). Περίπου το 30-50% των παιδιών με αυτισμό έχουν σημάδια μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας. Η μιτοχονδριακή δυσλειοτυργία μπορεί να περιλαμβάνει τα ανώμαλα  επίπεδα ορισμένων υποπροϊόντων που παράγονται από την κυτταρική αναπνοή.

Οι γενετικές αλλαγές δεν είναι ο μοναδικός τρόπος με τον οποίο τα μιτοχόνδρια συμβάλλουν στον αυτισμό. Συγκεκριμένοι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως οι τοξικοί ρύποι, έχουν σχέση με την εμφάνιση της κατάστασης. Αυτοί οι παράγοντες μπορεί να επηρεάζουν την λειτουργία των μιτοχονδρίων στους ανθρώπους με αυτισμό. Σύμφωνα με τα στοιχεία, υπάρχει μια σύνδεση ανάμεσα στην πρώιμη έκθεση σε μεταλλικά στοιχεία όπως ο ψευδάργυρος και τοξικά μέταλλα όπως ο μόλυβδος και στην δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων. Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι τα μιτοχόνδρια συμπληρώνουν το κενό ανάμεσα στον αυτισμό και στις περιβαλλοντικές επιδράσεις.

Μπορεί το στρες να επηρεάζει τα μιτοχόνδρια;

Σύμφωνα με τα στοιχεία υπάρχουν σημάδια μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας σε ανθρώπους με σχιζοφρένεια και κατάθλιψη. Επίσης, πολλές μελέτες δείχνουν ότι τα μιτοχόνδρια είναι πολύ ευαίσθητα σε έναν κύριο παράγοντα για τις ψυχικές νόσους, το στρες στα πρώτα χρόνια της ζωής. Για παράδειγμα, οι άνθρωποι που έχουν βιώσει ένα τραυματικό γεγονός στην παιδική τους ηλικία έχουν μεγαλύτερο αριθμό μιτοχονδρίων ανά κύτταρο. Αυτό δείχνει μια αύξηση στο μιτοχονδριακό DNA, πράγμα που υποδεικνύει το σχηματισμό νέων μιτοχονδρίων.

Οι δυσλειτουργίες στα μιτοχόνδρια εμφανίζονται σε ένα εύρος διαταραχών του εγκεφάλου. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη ξεκάθαρο αν τα ελαττώματα σε αυτά τα οργανίδια είναι η αρχική αιτία της κατάστασης ή μια δευτεροπαθής εκδήλωση.

Μιτοχόνδρια και νοσήματα 

Όταν τα μιτοχόνδρια καταστρέφονται ή είναι δυσλειτουργικά, αυτό έχει συνέπειες στην παραγωγή ενέργειας. Μπορεί για παράδειγμα, μια συνέπεια να είναι η μικρότερη σύνθεση του ΑΤΡ. Αυτό όμως έχει ως αποτέλεσμα να υπάρχει λιγότερη διαθέσιμη ενέργεια για την φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου. Αλλά ένας ακόμη τρόπος με τον οποίο τα μιτοχόνδρια συμβάλλουν στις διαταραχές του εγκεφάλου προκύπτει από το προγονικό παρελθόν τους.

Ως απόγονοι των βακτηρίων, τα μιτοχόνδρια έχουν DNA και άλλα στοιχεία που μπορούν να απελευθερώσουν όταν τα κύτταρα εμφανίζουν κάποια βλάβη ή λόγω στρες και το ανοσοποιητικό μας σύστημα τα αναγνωρίζει ως ξένους εισβολείς. Σε σοβαρούς τραυματισμούς μετά από αυτοκινητιστικά ατυχήματα έχει ανιχνευθεί υψηλή απελευθέρωση μιτοχονδριακού DNA στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτό με τη σειρά του προσελκύει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού και προκαλεί μια σοβαρή φλεγμονώδη αντίδραση που μιμείται τη σηψαιμία, μια απειλητική για τη ζωή κατάσταση στην οποία το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται στους ιστούς του σώματος.

Τα στοιχεία δείχνουν ότι το DNA μπορεί να διαρρεύσει από τα μιτοχόνδρια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος ακόμη και απουσία κάποιου σοβαρού τραυματισμού. Όπως, για παράδειγμα όταν τα οργανίδια παρουσιάζουν έλλειψη σε μια βασική πρωτεΐνη.

Η φλεγμονή που προκαλείται από την απελευθέρωση του μιτοχονδριακού DNA μπορεί να συμβάλλει στην βλάβη που παρατηρείται σε πολλά νευροεκφυλιστικά νοσήματα όπως η νόσος του Πάρκινσον, το Αλτσχάιμερ και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση.

Η απελευθέρωση του DNA μπορεί να συμβάλλει σε παθήσεις στις οποίες η φλεγμονή παίζει σημαντικό ρόλο. Χωρίς να είναι βέβαια απαραίτητη η παρουσία κάποιας λοίμωξης, καρκινικών κυττάρων , αυτοάνοσων νοσημάτων και νευροεκφυλιστικών διαταραχών.

Είναι τα μιτοχόνδρια το κλειδί για έναν υγιή εγκέφαλο;

Όπως αναφέραμε και παραπάνω τα μιτοχόνδρια είναι απαραίτητα δομικά στοιχεία για τα κύτταρα μας και για αυτό το λόγο αποτελούν και πηγή προβλημάτων. Το μιτοχονδριακό DNA μπορεί να φέρει μεταλλάξεις. Η ηλικία, το στρες και άλλοι παράγοντες μπορεί να παρεμβαίνουν στη φυσιολογική λειτουργία των μιτοχονδρίων. Στην κορυφή αυτών των παραγόντων, είναι η βλάβη στα μιτοχόνδρια που μπορεί να οδηγεί στην απελευθέρωση μορίων. Αυτά τα μόρια μπορεί να μοιάζουν με τα μόρια που παράγουν τα βακτήρια  και κατά λάθος το ανοσοποιητικό μας σύστημα να τα αναγνωρίζει ως ξένους εισβολείς. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια ισχυρή φλεγμονώδη αντίδραση ενάντια στα δικά μας κύτταρα.

Υπάρχει ένα όργανο που είναι πολύ ευαίσθητο στην μιτοχονδριακή βλάβη, και αυτό είναι ο εγκέφαλός μας. Όσο μεγαλύτερες ενεργειακές απαιτήσεις έχει ένα όργανο, τόσο περισσότερα μιτοχόνδρια διαθέτει, και τόσο πιο σημαντική είναι η υγεία των μιτοχονδρίων. Ωστόσο, είναι περισσότερες οι πιθανότητες κάτι να πάει λάθος. Σύμφωνα με τα στοιχεία, κάθε νευρώνας έχει περίπου 2 εκατομμύρια μιτοχόνδρια.

Νέες θεραπείες που στοχεύουν στα μιτοχόνδρια

Το πεδίο της ψυχιατρικής έχει ανάγκη νέα φάρμακα και οι παρεμβάσεις που έχουν ως στόχο τα μιτοχόνδρια ίσως να είναι πολλά υποσχόμενες για τους ανθρώπους με άγχος και κατάθλιψη. Πολλές μελέτες έχουν ως σκοπό την διερεύνηση της πιθανής αντικαταθλιπτικής δράσης μιας εξωκυτταρικής πρωτεΐνης γνωστή ως ρεελίνη, η οποία διευκολύνει την μετανάστευση των κυττάρων και την ενδοκυττάρια επικοινωνία. Το στρες μειώνει τα επίπεδα της ρεελίνης , και αυτή η πτώση φαίνεται να πηγάζει από την αντίδραση των μιτοχονδρίων.